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Q345鋼含有一定的合金元素，碳當量值為0.39% ，具有一定的淬硬傾向，在大厚板和冷卻速度過快的情況下焊接，容易出現(xiàn)冷裂紋。此外，在大工藝參數焊接時，由于熱輸入過大，容易導致焊縫產生熱裂紋或出現(xiàn)熱影響區(qū)熱應變脆化問題。從焊件結構來看，矩形管長度與截面比較大，屬細長桿類，焊接過程中極易變形且變形情況復雜。因此，焊接變形控制成為難題。
1.矩形管組焊方案的確定
為滿足強度需要，此矩形管截面尺寸為300mm× 200mm，板厚3mm，設計要求扭曲及平行度等偏差≤1.2mm，制作技術難度較大。為此，通過調查研究，昀終確定利用板材對稱兩半折彎成槽形半殼，然后再采用CO2氣體保護焊焊接成形的制造工藝。
2.焊接工藝
(1)開 V形坡口 對稱的兩根槽形半管用大型折彎機壓制成形，按工藝要求加工對接焊坡口，預留間隙拼接。焊接接頭的設計在焊接工程中是較薄弱的環(huán)節(jié)。 坡口形式對控制焊縫內部質量和焊接結構制造質量有著很重要的作用。坡口設計必須考慮母材的熔合比、施焊空間、焊接位置和綜合經濟效益等問題。應先按下式計算橫向收縮值 Δ B。
ΔB =5.1Aω/δ+1.27 d
式中 Aω——焊縫橫截面積， mm ; δ——板厚， mm ; d——焊縫根部間隙， mm。
找出 ΔB與 Aω的關系后，即可根據兩者關系列表分析，處理數據，進行優(yōu)化設計，昀后確定矩形管對接焊縫坡口形式
(2)控制焊接變形此矩形管由于其外形屬于細長桿類，因此焊接變形極難控制。焊接的主要變形有撓曲(正彎)、側彎、角變形及扭曲變形等。對于此矩形管而言，主要的變形是橫向收縮，使矩形斷面尺寸受到影響，每邊需縮進預留間隙90%左右;焊縫橫向收縮后，豎板兩端向內彎曲，使構件形成腰鼓狀;由于焊縫斷面大，輸入熱量多，必然引起較大的縱向收縮，使構件在長度方向形成撓曲變形;對因不合理焊接造成的扭曲變形，矯正十分困難，有時不得不割開重焊或整件報廢。
從焊接變形理論可知，影響焊接變形大小的主要因素是:焊縫尺寸越大，熔敷金屬越多，變形越大;焊縫尺寸相等時，焊縫熱輸入越大，造成的變形也越大;焊接大長焊縫時，分段比直通焊變形要小;焊縫布置不對稱或雖布置對稱但不對稱焊接，焊縫部位偏離越嚴重，變形越大;構件剛性越小，變形越大。
焊接規(guī)范通過工藝試驗和工藝分析，確定矩形管對接焊縫采用雙層 CO2氣體保護焊。焊接材料用 H08Mn2SiA， 1.2mm焊絲;保護氣體為純CO2氣體。第一層焊縫的焊接電流為200～250A，第二層為240～320A;電弧電壓為24～26V。工藝要求是:第一層焊縫必須焊透，保證背面成形良好;焊接電流、電弧電壓、送絲速度和焊接速度等可根據設備型號調節(jié)。
焊接順序為減少變形，矩形對接焊的焊接順序應按以下原則:采取由中間向兩邊分層分段對稱跳焊，產生的焊接變形比直通焊小，有利于應力的分散和釋放，避免在焊件中產生復雜的應力。直通擺動焊時，焊接開始所形成的較窄的塑性變形區(qū)只出現(xiàn)一次，而且由于連續(xù)擺動焊接，熱輸入量大，受熱面積大，被壓縮造成的塑性變形區(qū)域大，因而焊后收縮變形很大。分層分段跳焊時，每一層截面都很小，所需熱量就小，且每一層又分若干段進行跳焊，每焊一段基本上都是在冷鋼板上重新建立一次溫度場，每次都出現(xiàn)一個較窄的塑性變形區(qū)，因而塑性變形區(qū)的平均寬度 (即橫向收縮的尺寸)要比相應分層直通焊小，縱向收縮也小，比起直通連續(xù)一次填滿的擺動焊接變形就更小。
根據上述分析，先由中間向兩端分段跳焊焊縫1第一層 (見圖1)，翻面由中間向兩端分段跳焊焊縫2第一層，焊縫2應采用比焊縫1較大的焊接規(guī)范，以產生較大的反向力，使原變形得到矯正 |
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